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Sobre el origen de la cresta neural

Área: Biología — domingo, 3 de mayo de 2015

Un estudio sobre la cresta neural permite comprender mejor el origen de los vertebrados.

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Puede que la ciencia no sea más que una búsqueda de nuestro origen, de una explicación de nuestra propia existencia, algo que dé significado nuestras vidas. No sabemos cómo de abundante es la vida en el Universo, pero sabemos que al menos se ha dado en la Tierra.
La distancia evolutiva que hay entre una langosta y nosotros es mayor que la que media entre nosotros y un chimpancé, pero toda la vida en la Tierra usa los mismos mecanismos bioquímicos y genéticos. No somos tan distintos a una lechuga y, desde luego, las diferencias serán mucho menores que entre cualquier especie terrestre y otra que habite un lejano exoplaneta.
La distancia evolutiva entre una langosta y nosotros es de más de 500 millones de años. Desde que los cordados se separaron del tronco evolutivo común que también dio origen a los artrópodos ha pasado mucho tiempo. Los primeros cordados en esa época, como Pikaia, no parecían pronosticar el éxito evolutivo que los vertebrados tuvieron más tarde, dada la ubicuidad de los artrópodos en el Cámbrico. Pero la evolución de los artrópodos pareció encontrarse en un callejón sin salida en cuanto al tamaño.
Fueron los vertebrados los que más tarde conquistaron el planeta. Una gaviota, una carpa y un humano son vertebrados que comparten muchas cosas en común.
Las rayas de una cebra, la mandíbula de un tiburón o el vuelo de los pinzones de Darwin derivan de un mismo grupo de poderosas células, las de la cresta neural.
La cresta neural es una estructura que comprende unas pocas células que existe temporalmente en las etapas tempranas del desarrollo embrionario de los vertebrados. Sin embargo, se sabe muy poco acerca del origen de estas células, origen que tuvo lugar hace unos 500 millones de años.
Estas células son pluripotentes, es decir, puede generar muchos tipos de tejidos que se diferenciarán más tarde, desde los huesos y tendones a la dermis y las neuronas. Así que la cresta neural comprende cuestiones muy relevantes del desarrollo embrionario. Se podría decir que son las células que hacen que los vertebrados sean vertebrados.

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Investigadores de la Univcersidad de Northwestern proponen ahora un nuevo modelo sobre cómo aparecieron por primera vez las células de la cresta neural. Al parecer, a diferencia de otras células embrionarias, cuyo potencial es progresivamente restringido durante el desarrollo embrionario, las células de las cresta neural retienen los mecanismos moleculares que controlan la pluripotencia.
El estudio proporciona pistas sobre el origen evolutivo de los humanos y otros vertebrados y además proporciona nueva información acerca de la circuitería de las células madres, incluidas las células cancerosas. Podría tener implicaciones sobre la medicina regenerativa y para poder tratar ciertas enfermedades congénitas.
Anteriormente se creía que las células de la cresta neural tuvieron que evolucionar para adquirir sus fabulosas propiedades, pero este estudio muestra que estas capacidades siempre estuvieron allí. Los investigadores pueden ahora centrarse en los mecanismos moleculares que les permiten escapar de tener su potencial restringido.
El estudio se basa en ranas Xenopus, que ofrecen un excelente modelo de laboratorio para este tipo de estudios. Carole LaBonne y sus colaboradores encontraron que las células de la cresta neural y las células pluripotentes de la blástula embrionaria tienen similitudes sorprendentes, incluidas expresiones genéticas compartidas.
LaBonne cree que una pequeña proporción de la células madre tempranas son puestas a una lado a la espera de su momento oportuno con todo su inmenso potencial intacto. Esas serán las células de la cresta neural. Durante el desarrollo embrionario llega un momento en el que este potencial es liberado para crear las características propias de los vertebrados.
Este paso evolutivo se daría hace 500 millones de años, cuando se dio lugar a los vertebrados y estos se separaron de otras formas complejas de vida animal pluricelular, posiblemente simples filtradores similares a los tunicados o a los amphioxus. Pero fueron precisamente las células de la cresta neural las que permitieron la formación del cráneo, del cerebro, de las mandíbulas (y por tanto la depredación) y un sistema nervioso periférico y otros tejidos esenciales en el cuerpo de los vertebrados.
Estos investigadores analizaron “la caja de herramientas” genética que las células del desarrollo embrionario usan para promover la pluripotencia y la compararon con la de las células de la cresta neural. Encontraron que el mismo sistema genético es esencial para mantener la pluripotencia y es usado en ambos casos. Las proteínas que son expresadas por esos genes trabajan juntas para levantar un conjunto de tejidos a partir de una población de células solitarias.
Una de estas proteínas es Snail1. Esta proteína y otras similares juegan un papel central en el control no sólo del inmenso potencial de las células de la cresta neural, sino además sobre su capacidad migratoria e invasiva.
Las células cancerosas son capaces de anular la función de Snail1 y de otras proteínas regulatorias similares para que las células cancerosas inicien el proceso de metástasis. Así que saber sobre el funcionamiento de este tipo de proteínas durante el desarrollo embrionario puede ayudar comprender mejor los procesos cancerosos.
Se creía que en la etapa de blástula las células pluripotentes sólo podían existir transitoriamente y que, según se desarrolla el embrión, las células terminaban siendo restringidas a capas de células germinales y después a células especializadas. En lugar de esto, las células de la cresta neural parece que evolucionaron en su día como un subconjunto de las células de la blástula y retienen tiempo después, durante el desarrollo embrionario, la actividad de la red regulatoria que hay debajo de la pluripotencia.
“Es un proceso fascinante”, dice LaBonne. “una de las grandes fronteras en Biología es comprender tanto cómo se genera la complejidad como cómo evoluciona para crear lo que Charles Darwin memorablemente llamó endless forms most beautiful”.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=4659

Fuentes y referencias:
Artículo original
Foto: “Xenopus laevis” por Brian Gratwicke – Flickr.
Ilustración: Wikipedia.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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2 Comentarios

  1. tomás:

    Algo que siempre me he preguntado es por qué los artrópodos no han evolucionado para que su exoesqueleto creciera con ellos y continúen siendo dependientes de mudas que los ponen en peligro. Por cierto que ello también ocurre con los reptiles, tan vertebrados como nosotros -algunos, como las serpientes, más, porque tienen más vértebras-. Lo cierto es que también las aves lo hacen, aunque menos aparentemente y será porque descienden de los dinos. Y, pensándolo bien, también los mamíferos, aunque poco a poco, deshaciéndonos de las células externas que mueren protegiéndonos.

    Respecto a “… mandíbulas (y por tanto la depredación)…”, ¿es que no tienen mandíbulas los fitófagos?. Por otra parte muchos depredadores invertebrados no tienen mandíbulas.

    Pero todo eso son adiciones a lo principal, que es la cresta neural. Y eso sí que nos define a los vertebrados, porque se extiende por todo el organismo, dependiendo de su correcto proceso la formación de todo el cuerpo, aunque permanezca más evidente en nuestro sistema nervioso central, incluso con el tubo que contiene el líquido cefalorraquídeo; pero también en los ganglios del sistema nervioso periférico, de la mielina que recubre los los axones, ¡incluso de la corteza suprarrenal, por ejemplo!, y hasta es responsable, si la cosa no funciona del todo, de la espina bífida -que la columna no está perfectamente cerrada (en el coxis es el caso mas benigno aunque puede tener consecuencias psicológicas)-. Pero de todo esto puede hablarnos mucho más y mejor nuestro añorado Miguel Ángel, que parece que se ha tomado unas neovacaciones. (Esto es para provocarle).
    Saludos vertebrales.

  2. Miguel Ángel:

    Maese Tomás:

    Es como tu dices, son malformaciones por defecto de cierre del tubo neural.
    Al hilo de que comentas más arriba, decir que también hay vertebrados sin mandíbula como las lampreas, que pertenecen al grupo de los agnatos.

    Abrazos electrofanfarrónicos, of course.

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